基于DSP的USB数据传输系统设计

引 言

由于DSP芯片的不断发展，以及它处理数据速度快、处理数据量大的优势，已经广泛应用到数字信号处理的许多领域。在CT图像重建系统中，DSP处理的数据需要上传到PC机进行存储、显示或进行数据分析等，这就产生了PC机和DSP的数据传输问题。USB总线具有传输速度高，以及即插即用等特点，得到越来越广泛的应用，利用USB总线实现DSP和PC机的通信，从而解决图像信号的实时传输问题。Cypress公司生产的CY7C68001通用USB 2．0接口控制器是基于应用层编程的接口器件，使用简单，开发方便。

在此，以TMS320C6416为例，讨论如何使用CY7C68001对TMS32OC6416进行USB接口设计，实现DSP和PC机通信，将DSP处理过的图像信号实时传到计算机中。

1 DSP与USB接口的硬件设计

TMS320C6416是TI的高性能32位定点DSP，内核采用超长指令字(VLIW)体系结构，有8个功能单元、64个32 b通用寄存器。一个时钟周期同时执行8条指令，主频可达1 GHz，处理性能高达8 000 MIPS，支持8／16／32／64 b的数据类型。

CY7C68001用来连接微处理器或DSP的DMA从装置，内部不含微处理器；支持高速(480 Mb／s)或全速(12 Mb／s)USB数据传输；提供USB 2．0协议要求的全部4种传输方式(控制传输、中断传输、批量传输和同步传输)，可以满足用户对各种类型数据传输的需求。

1．1 接口的硬件设计

在该设计方案中，CY7C68001通过EMIFB与TMS320C6416进行异步通信，各个引脚的连接如图1所示。DSP控制CY7C68001完成DSP与PC之间的异步通信。CY7C68001的相关引脚在接口中的作用：INT：表明CY7C68001有数据将要被读出，或者有中断事件发生；READY：通知TMS320C6416可以对CY7C68001进行读写；FLAGA，FLAGB，FLAGC：反应由FAIFOADR[2：0]选择的FIFO的状态；FLAGD：为片选信号；SLOE为CY7C68001驱动数据总线；SLRD：并口读有效信号，在SLRD有效且同步通信时，FIFO指针在每个IFCLK的上升沿递增；PKTEND：总是高电平，将当前的缓冲区提交给USB；FD[15：0]：数据总线；FIFO[2：0]：提供与TMS320C6416接口的FIFO地址选择。

1．2 接口的访问

CY7C68001提供给DSP两种软件接口：

(1)命令接口：用来访问CY7C68001寄存器、End-point0缓冲器及描述表；

(2)FIFO数据接口：用来访问4个1 KB的FIFO中的数据。通过编程直接作为FIFO分配给。EP2，EP4，EP6，EP8。这两个外部接口均可以通过同步或异步方式进行访问。在此均采用异步的方式进行访问，命令口的命令字如下：

在表1中，A／D用于地址／数据的选择，当其为0时，表示本操作为数据读或写；当其为1时，表示本操作为地址写。R／W用于读／写操作的选择，当其为0时，进行写，当其为1时，进行读。A[5：0]用于地址／数据的选择，当Bit7=0时，D[3：0]为数据半字节；D[5：4]为未用，命令字为8位，故命令字数据分二次读出或写入；当Bit7=1时，D[5：0]包含将要寻址的命令寄存器地址。

2 USB软件设计

USB的软件设计包括三方面：固件设计、驱动程序设计和主机端应用程序设计。

2．1 固件设计

所有基于微控制器及外围电路功能设备的正常工作都离不开固件的参与，固件的作用就是辅助硬件工作。没有固件的参与和控制，硬件设备无法实现预期的功能。USB设备也不例外，必须编写固件程序来辅助硬件完成USB的通信任务。由于采用不带MCU内核的USB接口芯片，USB的应用层协议应该通过对TMS320C6416的编程来实现，USB固件的加载必须靠DSP的控制CY7C68001来完成。在CCS中用C语言完成固件程序的编写，程序流程图如图2所示。

作者：丁瑞卿，孙毅刚，张红颖 来源：现代电子技术